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旋轉(zhuǎn)機(jī)械是機(jī)械系統(tǒng)的重要組成部分,在國防和國民經(jīng)濟(jì)眾多領(lǐng)域中發(fā)揮著巨大作用。轉(zhuǎn)子不平衡是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的常見問題,也是誘發(fā)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障的主要原因之一。因此,開展動平衡技術(shù)研究具有重要的學(xué)術(shù)和工程應(yīng)用價值。但隨著電子計算機(jī)和測試等技術(shù)的迅猛發(fā)展,動平衡技術(shù)也得到了很大發(fā)展,其研究成果對推動旋轉(zhuǎn)機(jī)械向高速、高效、高可靠方向發(fā)展起到了重要作用,有關(guān)轉(zhuǎn)子動平衡技術(shù)的研究主要集中在動平衡測試、非對稱/非平面模態(tài)轉(zhuǎn)子平衡、無試重平衡、自動平衡等技術(shù)領(lǐng)域。

現(xiàn)場平衡概念和必要性常用機(jī)械中包含著大量的作旋轉(zhuǎn)運動的零部件,例如各種傳動軸、主軸、電動機(jī)和汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子等,統(tǒng)稱為回轉(zhuǎn)體。在理想的情況下回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時與不旋轉(zhuǎn)時,對軸承產(chǎn)生的壓力是一樣的,這樣的回轉(zhuǎn)體是平衡的回轉(zhuǎn)體。但工程中的各種回轉(zhuǎn)體,由于材質(zhì)不均勻或毛坯缺陷、加工及裝配中產(chǎn)生的誤差,甚至設(shè)計時就具有非對稱的幾何形狀等多種因素,使得回轉(zhuǎn)體在旋轉(zhuǎn)時,其上每個微小質(zhì)點產(chǎn)生的離心慣性力不能相互抵消,離心慣性力通過軸承作用到機(jī)械及其基礎(chǔ)上,引起振動,產(chǎn)生了噪音,加速軸承磨損,縮短了機(jī)械壽命,嚴(yán)重時能造成破壞性事故。為此,必須對轉(zhuǎn)子進(jìn)行平衡,使其達(dá)到允許的平衡精度等級,或使因此產(chǎn)生的機(jī)械振動幅度降在允許的范圍內(nèi)。轉(zhuǎn)子動平衡和靜平衡的區(qū)別:

動平衡的定義

1、靜平衡

在轉(zhuǎn)子一個校正面上進(jìn)行校正平衡,校正后的剩余不平衡量,以保證轉(zhuǎn)子在靜態(tài)時是在許用不平衡量的規(guī)定范圍內(nèi),為靜平衡又稱單面平衡。

2、動平衡

在轉(zhuǎn)子兩個校正面上同時進(jìn)行校正平衡,校正后的剩余不平衡量,以保證轉(zhuǎn)子在動態(tài)時是在許用不平衡量的規(guī)定范圍內(nèi),為動平衡又稱雙面平衡。

轉(zhuǎn)子平衡的選擇與確定

如何選擇轉(zhuǎn)子的平衡方式,是一個關(guān)鍵問題。其選擇有這樣一個原則:只要滿足于轉(zhuǎn)子平衡后用途需要的前提下,能做靜平衡的,則不要做動平衡,能做動平衡的,則不要做靜動平衡。原因很簡單,靜平衡要比動平衡容易做,省功、省力、省費用。

現(xiàn)代,各類機(jī)器所使用的平衡方法較多,例如單面平衡(亦稱靜平衡)常使用平衡架,雙面平衡(亦稱動平衡)使用各類動平衡試驗機(jī)。靜平衡精度太低,平衡時間長;動平衡試驗機(jī)雖能較好地對轉(zhuǎn)子本身進(jìn)行平衡,但是對于轉(zhuǎn)子尺寸相差較大時,往往需要不同規(guī)格尺寸的動平衡機(jī),而且試驗時仍需將轉(zhuǎn)子從機(jī)器上拆下來,這樣明顯是既不經(jīng)濟(jì),也十分費工(如大修后的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子)。特別是動平衡機(jī)無法消除由于裝配或其它隨動元件引發(fā)的系統(tǒng)振動。使轉(zhuǎn)子在正常安裝與運轉(zhuǎn)條件下進(jìn)行平衡通常稱為"現(xiàn)場平衡"。現(xiàn)場平衡不但可以減少拆裝轉(zhuǎn)子的勞動量,不再需要動平衡機(jī);同時由于試驗的狀態(tài)與實際工作狀態(tài)二致,有利于提高測算不平衡量的精度,降低系統(tǒng)振動。國際標(biāo)準(zhǔn)ISOl940一1973(E)"剛體旋轉(zhuǎn)體的平衡精度"中規(guī)定,要求平衡精度為G0.4的精密轉(zhuǎn)子,必須使用現(xiàn)場平衡,否則平衡毫無意義�，F(xiàn)代的動平衡技術(shù)是在本世紀(jì)初隨著蒸汽透平的出現(xiàn)而發(fā)展起來的。隨著工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展,旋轉(zhuǎn)機(jī)械逐步向精密化、大型化、高速化方向發(fā)展,使機(jī)械振動問題越來越突出。機(jī)械的劇烈振動對機(jī)器本身及其周圍環(huán)境都會帶來一系列危害。雖然產(chǎn)生振動的原因多種多樣,但普遍認(rèn)為"不平衡力"是主要原因。據(jù)統(tǒng)計,有50%左右的機(jī)械振動是由不平衡力引起的。因此,有必要改變旋轉(zhuǎn)機(jī)械運動部分的質(zhì)量,減小不平衡力,即對轉(zhuǎn)子進(jìn)行平衡。

造成轉(zhuǎn)子不平衡的因素很多,例如:轉(zhuǎn)子材質(zhì)的不均勻性,聯(lián)軸器的不平衡、鍵槽不對稱,轉(zhuǎn)子加工誤差,轉(zhuǎn)子在運動過程中產(chǎn)生的腐蝕、磨損及熱變形等。這些因素造成的不平衡量一般都是隨機(jī)的,無法進(jìn)行計算,需要通過重力試驗(靜平衡)和旋轉(zhuǎn)試驗(動平衡)來測定和校正,使它降低到允許的范圍內(nèi)。應(yīng)用最廣的平衡方法是工藝平衡法和整機(jī)現(xiàn)場動平衡法。作為整機(jī)現(xiàn)場動平衡技術(shù)的一個重要分支,在線動平衡技術(shù)也正處于蓬勃發(fā)展之中,很有前途。由于工藝平衡法是起步最早的一種經(jīng)典動平衡方法。

整機(jī)現(xiàn)場動平衡技術(shù)是為了解決工藝平衡技術(shù)中存在的問題而提出的。

工藝平衡法的測試系統(tǒng)所受干擾小,平衡精度高,效率高,特別適于對生產(chǎn)過程中的旋轉(zhuǎn)機(jī)械零件作單體平衡,在動平衡領(lǐng)域中發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用,汽輪機(jī)、航空發(fā)動機(jī)普遍采用這種平衡方法。但是,工藝平衡法仍存在以下問題:

1、平衡時的轉(zhuǎn)速和工作轉(zhuǎn)速不一致,造成平衡精度下降。例如:有不少轉(zhuǎn)子屬于二階臨界轉(zhuǎn)速的擾性轉(zhuǎn)子,由于平衡機(jī)本身轉(zhuǎn)速有限,這些轉(zhuǎn)子若采用工藝平衡,則無法有效的防止轉(zhuǎn)子在高速下發(fā)生變 形而造成的不平衡。

2、平衡機(jī)(特別是高速立式平衡機(jī))價格昂貴。

3、在動平衡機(jī)上平衡好的轉(zhuǎn)子,裝機(jī)后其平衡精度難以保證。因為動平衡時的支承條件不同于轉(zhuǎn)子在實際工作條件下的支承條件,且轉(zhuǎn)子同平衡裝置之間的配合也不同于轉(zhuǎn)子與其自身轉(zhuǎn)軸之間的配合條 件,即使出廠前已在動平衡機(jī)上達(dá)到高精度平衡的轉(zhuǎn)子,經(jīng)過運輸、再裝配等過程,平衡精度在使用前難免有所下降,當(dāng)處于工作轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)時,仍可能產(chǎn)生不允許的振動。

4、有些轉(zhuǎn)子,由于受到尺寸和重量上的限制,很難甚至無法在平衡機(jī)上平衡。例如:對于大型發(fā)電機(jī)及透平一類的特大轉(zhuǎn)子,由于沒有相應(yīng)的特大平衡裝置,往往會造成無法平衡;對于大型的高溫汽輪 機(jī)轉(zhuǎn)子,一般易發(fā)生彈性熱翹曲,停機(jī)后會自動消失,這類轉(zhuǎn)子需進(jìn)行熱動態(tài)平衡,用平衡機(jī)顯然是無法平衡的。

5、轉(zhuǎn)子要拆下來才能進(jìn)行動平衡,停機(jī)時間長、平衡速度慢、經(jīng)濟(jì)損失大。

為了克服上述工藝平衡法的缺點,人們提出了整機(jī)現(xiàn)場動平衡法。

將組裝完畢的旋轉(zhuǎn)機(jī)械在現(xiàn)場安裝狀態(tài)下進(jìn)行的平衡操作稱為整體現(xiàn)場平衡。這種方法是機(jī)器作為動平衡機(jī)座,通過傳感器測的轉(zhuǎn)子有關(guān)部位的振動信息,進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,以確定在轉(zhuǎn)子各平衡校正面上的不平衡及其方位,并通過去重或加重來消除不平衡量,從而達(dá)到高精度平衡的目的。

有于整機(jī)現(xiàn)場動平衡是直接接在整機(jī)上進(jìn)行,不需要動平衡機(jī),只需要一套價格低廉的測試系統(tǒng),因而較為經(jīng)濟(jì)。此外,由于轉(zhuǎn)子在實際工況條件下進(jìn)行平衡,不需要再裝配等工序,整機(jī)在工作狀態(tài)下就可獲得較高的平衡精度。

(詳情可看下面的參考資料)

一、測試計算功能:

1、100組數(shù)據(jù)存儲

2、單雙面動平衡任選

3、試配重自動計算

4、有/無影響系數(shù)任選

5、自動適量分解

6、保留/清除試配重任選

7、殘余振動測試

8、參與不平衡量自動計算

技術(shù)指標(biāo)高于國內(nèi)同類

1、轉(zhuǎn)速測量范圍:0.1-400,000 轉(zhuǎn)/分

2、最高分析頻率400kHz

3、程控增益:0.25~250倍 自動量程

4、多種傳感器: 速度、電渦流、壓電加速度等

5、雙通道數(shù)通道數(shù)據(jù)采集

二、動平衡儀跟動平衡機(jī)相比有以下優(yōu)點:

1、設(shè)備無須解體

2、在設(shè)備運行的狀態(tài)下測試和操作

3、操作簡單

4、平衡精度高

5、現(xiàn)場FFT分析,診斷功能強(qiáng) 平衡機(jī)電測箱

6、性能價格比高

7、手持式現(xiàn)場動平衡

三、不平衡的原因

1、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不對稱。

2、材質(zhì)不均勻,制造誤差、安裝誤差。

3、運行中零部件的變形、移位、結(jié)垢、破損。

四、不平衡的危害

1、轉(zhuǎn)子振動和應(yīng)力大,運行不安全。動平衡機(jī)

2、惡化環(huán)境,浪費能源。

3、 產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量下降。

五、平衡設(shè)備

1、平衡機(jī):專用、通用,硬支承、軟支承,臥式、立式、機(jī)電式、計算機(jī)化等。

2、現(xiàn)場平衡:動平衡儀

3、其他設(shè)備:平行導(dǎo)軌、滾輪架、平衡搖架等。

六、其他產(chǎn)品介紹

1、概 述

可利用現(xiàn)場動平衡技術(shù)可以在不改變設(shè)備原有安裝條件的基礎(chǔ)上,利用很短的時間解決設(shè)備轉(zhuǎn)子或軸系動平衡不良的故障,從而大大節(jié)省拆卸、運輸、安裝、維修的費用,進(jìn)而為企業(yè)帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 動平衡系統(tǒng)都可以在現(xiàn)場迅速判斷設(shè)備運行狀態(tài),分析出設(shè)備是否存在動平衡不良故障。如果存在,則可以利用系統(tǒng)提供的試重法或影響系數(shù)法進(jìn)行動平衡校正,系統(tǒng)將自動解算出加(減)配重的質(zhì)量大小和角度。許多情況下,一次動平衡校正就可以去除轉(zhuǎn)子(軸系)90%以上的不平衡量。

2、功能:

向?qū)�式動平衡功�?軟件根據(jù)測量數(shù)據(jù)快速解算出配重質(zhì)量及其角度,提供了完全向?qū)�式的動平衡功�?操作者只要按向?qū)нM(jìn)行就可以輕松完成動平衡校正;

矢量分解:對解算出的平衡質(zhì)量進(jìn)行合理的矢量分解,以滿足現(xiàn)場安裝的客觀要求;

平衡方法:試重法和影響系數(shù)法;

3、技術(shù)指標(biāo):

振動測量精度:±5%

轉(zhuǎn)速測量范圍:60~20000r/min

轉(zhuǎn)速測量精度:± 1‰± 1個字

顯 示:全中文界面

系統(tǒng)組成:

系統(tǒng)主要由專用雙通道數(shù)據(jù)采集箱、傳感器、電腦及動平衡軟件系統(tǒng)組成。

4、特色功能:

振動分析:由計算機(jī)、計算機(jī)軟件與采集箱組成的采集系統(tǒng)實時采集設(shè)備振動信號,并提供了時域波形、頻譜圖、相關(guān)分析、概率分析、軸心軌跡、時間三維譜等分析方法。通過這些分析手段可以綜合判斷設(shè)備狀態(tài)是否良好和診斷設(shè)備存在的各種高、低頻故障,既解決了對設(shè)備本身的監(jiān)測和故障診斷,同時避免了盲目地進(jìn)行動平衡校正。

試重估算:根據(jù)輸入的轉(zhuǎn)子資料自動估算出合理的動平衡試重質(zhì)量,并可給出動平衡效果的結(jié)論。